【摘要】：現(xiàn)今社會發(fā)展迅速,時代所面臨的能源危機(jī)也日趨嚴(yán)重。為了解決當(dāng)今社會所面臨的能源危機(jī),發(fā)展對環(huán)境友好的可再生能源勢在必行,而太陽能電池作為一種可持續(xù)發(fā)展的可再生清潔能源,未來有機(jī)會成為能夠替代化石燃料的新興能源。鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)在近些年發(fā)展尤為迅速。其具有生產(chǎn)成本低、制備方法簡單、光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)高等優(yōu)點。從2009年至今,PSCs的PCE一再地被刷新,但是電池器件仍然存在著諸多問題。其中鈣鈦礦晶粒的生長對電池器件光電性能的影響尤為重要。表面光滑的鈣鈦礦晶�？梢杂行p少界面接觸,能夠提高PCE。本文主要研究了鈣鈦礦晶粒的生長機(jī)制,通過控制鈣鈦礦晶粒的生長來改善鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量。主要研究成果如下:(1)采用兩步法制備平面型PSCs器件,探究二甲基亞砜(DMSO)對碘化鉛(PbI_2)結(jié)晶的影響,控制PbI_2的結(jié)晶改善鈣鈦礦表面薄膜質(zhì)量,從而提高PSCs器件光電性能。通過調(diào)節(jié)PbI_2/二甲基甲酰胺(DMF)溶液中DMSO的濃度制備不同結(jié)晶度的PbI_2,反應(yīng)生成鈣鈦礦晶粒。研究發(fā)現(xiàn)隨著DMSO含量增加,PbI_2與DMSO形成配位,導(dǎo)致PbI_2結(jié)晶性減弱,鈣鈦礦結(jié)晶性增加,有利于鈣鈦礦層更好的吸收太陽光能量。通過X射線衍射(XRD)、光致發(fā)光(PL)光譜等測試,表明溶劑中DMSO含量為10%時,鈣鈦礦層薄膜質(zhì)量最優(yōu),組裝的電池器件具有較好的光電轉(zhuǎn)化性能(PCE),其PCE最高為16.89%,開路電壓(V_(oc))為1.06 V,短路電流密度(J_(sc))為22.62 mA cm~(-2),填充因子(FF)為70.16%。(2)研究采用兩步法制備平面型PSCs器件。通過研究PbI_2基底在混合離子(FAI∶MABr∶MACl=60 mg∶6 mg∶6 mg)溶液中的浸沒時間對器件光伏性能的影響。探究不同浸沒時間下形成的鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu),形貌和物理性質(zhì)。對比浸沒不同時間的樣品,通過測試PL探究了樣品產(chǎn)生電子空穴的量,通過測試時間分辨光致發(fā)光(TRPL)光譜判斷不同樣品經(jīng)固定波長的光照射后的衰減程度以及電子空穴在樣品中的壽命。測試結(jié)果表明經(jīng)混合離子溶液浸沒后器件的衰減速率明顯減少,電子空穴的壽命增加。與純MAI溶液浸沒的樣品進(jìn)行對比,經(jīng)混合離子溶液浸沒后,樣品的吸光度明顯紅移,帶隙變小。研究表明隨著浸沒時間延長,電池器件的光伏性能會持續(xù)下降,浸沒時間為5s時獲得最佳器件。實驗最佳器件的PCE為16.56%,V_(oc)為1.04 V,J_(sc)為21.66 mA cm~(-2),FF為73.1%。(3)研究了混合蒸汽退火對鈣鈦礦晶體生長的影響。由于奧斯特瓦爾德效應(yīng)鈣鈦礦表面晶粒逐漸融合,減少了晶粒表面的孔洞。研究表明,混合蒸汽退火可以獲得較大晶粒尺寸的鈣鈦礦薄膜,改善鈣鈦礦薄膜質(zhì)量,能夠減小晶粒表面缺陷。研究不同比例的混合溶劑對鈣鈦礦表面晶粒生長的影響。適當(dāng)比例的混合溶劑有利于提高鈣鈦礦晶粒表面的光滑度。研究采用混合蒸汽退火代替原有的傳統(tǒng)退火,基于一步法制備平面型PSCs器件,組裝測試光電性能。研究表明,DMSO/CB比例為1∶20時獲得最佳器件。其中PCE為18.4%,V_(oc)為1.13 V,J_(sc)為23.35 mA cm~(-2),FF為70.94%。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.4
【圖文】：

歷次工業(yè)革命的標(biāo)志性物品

我國近20年能源消費總量Fig.1.2TotalenergyconsumptioninChinainthepast20years

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本文編號：2715758